DE2702261A1

DE2702261A1 - METHOD AND DEVICE FOR GRINDING THE EDGES OF A FRAGILE WORKPIECE

Info

Publication number: DE2702261A1
Application number: DE19772702261
Authority: DE
Inventors: Vern Dale Shipman
Original assignee: Headway Research Inc
Current assignee: Headway Research Inc
Priority date: 1976-01-20
Filing date: 1977-01-20
Publication date: 1977-07-21
Also published as: JPS52112892A; US4054010A

Description

PATENTANWÄLTE 89 Augsburg 22, denPATENTANWÄLTE 89 Augsburg 22, den

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Headway Research, Inc. 3713 Forest Lane, Garland, Texas 7504 2, USAHeadway Research, Inc. 3713 Forest Lane, Garland, Texas 7504 2, USA

Verfahren und Vorrichtung zum Schleifen der Kanten eines zerbrechlichen Werkstücks.Method and apparatus for grinding the edges of a fragile workpiece.

Die Erfindung betrifft allgemein Verfahren und Vorrichtungen zum Schleifen der Kanten eines zerbrechlichen Werkstücks und insbesondere Verfahren und Vorrichtungen zum Schleifen der Kanten von Halbleiterplättchen, beispielsweise SiliciuHplättchen.The invention relates generally to methods and apparatus for grinding the edges of a fragile Workpiece and in particular methods and devices for grinding the edges of semiconductor wafers, for example Silicon wafers.

Die Halbleiterindustrie hat sich nun zu einer gut ausgestatteten, ziemlich hochgezüchteten Industrie entwickelt/ die viele präzise und genau ausgearbeitete Prozesse zur Behandlung von Kristallplättchen oderThe semiconductor industry has now evolved into a well-equipped, fairly sophisticated industry / the many precise and precisely worked out processes for the treatment of crystal flakes or

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Scheibchen bzw. Stäbchen aus Halbleitermaterial zur Herstellung von elektronischen Geräten mit einer Vielzahl von verschiedenen Möglichkeiten kennt. Viele der Fertigungsverfahren zur Herstellung von Halbleiterbauelementen beginnen mit dem Züchten eines länglichen Kristalls aus Halbleitermaterial, z.B. aus Silicium oder Germanium etc. Ein typischer Kristall kann die Forin eines zylindrischen Körpers mit einem Durchmesser von etwa 5 oder 7 1/2 cm (etwa 2 oder 3 ") und eine Länge von mehreren Zoll haben, ilanchmal wird der anfängliche Kristall um seinen Umfang herum geschliffen, um eine wahrhaft zylindrische Oberfläche zu erhalten, worauf eine Abflachung längs einer Linie geschliffen wird, die zur Längsachse des Kristalls im wesentlichen parallel ist. Diese Abflachung dient nachfolgend als Bezugsstelle zum Ausrichten des Kristalls und zum Identifizieren nachdem er geteilt worden ist (gewöhnlich durch Sägen mit einem diamantimprägnierten Sägeblatt), nämlich in verhältnismässig dünne Plättchen mit einer Dicke von etwa 1 mm oder so. Selbst wenn der ursprüngliche Kristallrohling ain vollkommener Zylinder ist, sind jedoch die aus diesem Zylinder hergestellten Plättchen nicht unbedingt vollkommen rund (wenn die hergestellte Abflachung zunächst unberücksichtigt bleibt), d.h., der Winkel, mit welchem der Kristallrohling geschnitten wird, muß einer besonderen Ebene entsprechen, die eine besondere Beziehung zu dem Kristallgitter des Kristalls hat, statt der äusseren Geometrie des Rohlings. Von einem Kristall geschnittene Plättchen können daher manchmal das Aussehen einer ovalen oder elliptischen Scheibe haben, selbst wenn sie von einem rein zylindrischen Körper abgeschnitten werden.Discs or rods made of semiconductor material for the production of electronic devices with a variety knows of different possibilities. Many of the manufacturing processes used to manufacture semiconductor devices begin by growing an elongated crystal of semiconductor material such as silicon or germanium etc. A typical crystal may be the shape of a cylindrical body with a diameter of about 5 or 7 1/2 cm (about 2 or 3 ") and several inches in length, sometimes the initial one becomes Crystal cut around its perimeter to give a truly cylindrical surface, whereupon a flat is cut along a line substantially to the longitudinal axis of the crystal is parallel. This flattening is then used as a reference point for aligning the crystal and for identification after it has been divided (usually by sawing with a diamond impregnated saw blade), namely in relatively thin platelets with a thickness of about 1 mm or so. Even if the original The crystal blank is a perfect cylinder, but the platelets made from this cylinder are not necessarily completely round (if the flattening produced is initially disregarded), i.e., the Angle with which the crystal blank is cut must correspond to a special plane, the one has a special relationship to the crystal lattice of the crystal, instead of the external geometry of the blank. Of a Crystal-cut platelets can therefore sometimes have the appearance of an oval or elliptical disk, even if they are cut off from a purely cylindrical body.

Es ist natürlich allgemein bekannt, daß Halbleitermaterialien, wie Silicium, notorisch spröde und zerbrechlichIt is of course well known that semiconductor materials such as silicon are notoriously brittle and fragile

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sind und dass bei der Handhabung solcher Vorrichtungen beträchtliche Sorgfalt aufgewendet werden muß. Ferner besteht ein Grund dafür, daß die Handhabung von Plättchen eine ziemlich empfindliche Angelegenheit ist, darin, daß das Sägeblatt, das zum Abschneiden von Plättchen von einem Kristall verwendet wird, die Neigung hat, Risse in dem kristallinen Material zu erzeugen, wenn es in den Kristallkörper eintritt und diesen verläßt. Diese feinen Risse bewirken eine Spannungserhöhung und führen häufig zu einem vollständigen Bruch des Plättchens während der nachfolgenden Wärmebehandlungsmaßnahmen und/oder schon bei der bloßen Handhabung der Plättchen. Es würde daher vorteilhaft sein, wenn die Kanten eines Halbleiterplättchens so geschliffen werden könnten, daß die scharfen Kanten entfernt werden, die an der Überschneidung der Seite eines Plättchens mit seinem Umfang bestehen. Es würde daher, selbst wenn es keinen anderen Grund gäbe als eine sicherere Handhabung eines Plättchens zu ermöglichen, vorteilhaft sein, die scharfen Kanten desselben abzuschleifen. and that considerable care must be taken in handling such devices. Further one reason that platelet handling is a rather delicate matter is, that the saw blade used to cut chips from a crystal has a tendency to crack in the crystalline material as it enters and exits the crystal body. These fine cracks cause an increase in stress and often lead to a complete breakage of the plate during the subsequent heat treatment measures and / or even with the mere handling of the platelets. It would It would therefore be advantageous if the edges of a semiconductor die could be ground so that the sharp ones Edges are removed that exist at the intersection of the side of a platelet with its periphery. It would therefore, even if there were no other reason than to allow a safer handling of a wafer, it may be advantageous to grind off the sharp edges of the same.

Zusätzlich zu den rein mechanischen Erwägungen besteht noch ein weiterer Grund für den Wunsch, die Kanten eines Kalbleiterplattchens abzuschleifen, der darin zu sehen ist, daß die epitaxiale Ablagerung von Materialien auf der Oberfläche eines Plättchens manchmal zum Entstehen sogenannter epitaxialer Spikes oder Epis führt. Diese epitaxialen Spikes sind ausserordentlich hart und gewöhnlich ziemlich scharf, wenn sie sich nach oben über die Ebene hinaus erstrecken, die durch die Oberseite des Plättchens bestimmt wird, so daß sie eine Bedrohung der strukturellen Integrität einer optischen Maske darstellt sowie ein Hindernis für die einwandfreie Anordnung einer Maske über der Oberseite eines Plättchens. Jede physika-In addition to purely mechanical considerations, there is another reason to want the edges of a Grind down Kalbleiterplattenchens, which can be seen in that the epitaxial deposition of materials on the surface of a platelet sometimes leads to the formation of so-called epitaxial spikes or epis. These epitaxial spikes are extraordinarily hard and usually quite sharp when they rise above the Extend beyond the plane that is determined by the top of the platelet, making it a threat to the represents the structural integrity of an optical mask and an obstacle to the proper placement of a Mask over the top of a wafer. Every physica-

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lische Trennung zwischen einer Maske und der Oberseite des Plättchens kann natürlich zu unbestimmten Grenzlinien in der Vorrichtung führen, nachdem die Oberfläche einer Bestrahlung ausgesetzt worden ist. D.h. die Beugung von Lichtstrahlen oder anderen Strahlen um die Kante einer optischen Maske herum, die auf der Oberfläche eines Plättchens durch einen Epi-Spike gehalten wird, kann unwirksame oder ungenaue Schaltungen bei dem hergestellten Halbleiterbauelement zur Folge haben. Da die Miniaturisierung immer rohr bei der Herstellung von integrierten Schaltungen u.dgl. zur Anwendung kommt, wird die Genauigkeit, mit welcherLische separation between a mask and the top of the wafer can of course lead to indefinite boundary lines in the device after the surface has been exposed to radiation. I.e. the diffraction of Rays of light or other rays around the edge of an optical mask on the surface of a wafer being held by an epi spike can result in ineffective or inaccurate circuits in the manufactured semiconductor device have as a consequence. Since miniaturization is always pipe in the manufacture of integrated circuits and the like. is used, the accuracy with which

die in einer Maske enthaltenen Bilder auf die Oberfläche eines Plättchens übertragen werden, sogar noch wichtiger. Es würde daher vorteilhaft sein, die Bildung von epitaxialen Spikes auf einem Plättchen vollständig zu vermeiden. Wenn jedoch die Spikes nicht vollständig ausgeschaltet werden können, so würde es zumindest nützlich sein, wenn sie mit einem niedrigeren Kantenprofil entstehen, so daß sie sich nicht so hoch erstrecken, daß sie über die Ebene der Oberseite des Plättchens hinausragen. Da diese epitaxialen Spikes meistens in der Nähe des ümfangs des Plättchens auftreten, würde das Erzielen einer sich verjüngenden Kante am Halbleiterplättchen von großem Nutzen bei der Herstellung von Halbleitern sein.the images contained in a mask are transferred onto the surface of a wafer, even more important. It would therefore be advantageous to completely avoid the formation of epitaxial spikes on a wafer. However, if the spikes cannot be completely eliminated, it would at least be useful if they were made with a lower edge profile so that they do not extend so high that they protrude above the plane of the top of the wafer. Since these epitaxial spikes mostly occur near the perimeter of the die, achieving a tapered edge on the die would be of great benefit in semiconductor manufacture.

Obwohl es seit langem bekannt ist, daß es wünschenswert ist, ein Schleifverfahren bei Materialien zu entwickeln, die so zerbrechlich wie Siliciumplättchen sind, sind bisher wenige Wege aufgezeigt worden, mit denen ein solches Schleifen durchgeführt werden soll. Bei einem bekannten Verfahren wird eine starre Schleifscheibe verwendet, in deren Umfang eine Nut geformt ist, wobei die Form der Nut der gewünschten Form der geschliffenen Kante des Plättchens entspricht. Bei der Verwendung solcher star rer Schleifscheiben werden das Plättchen und die Scheibe While it has long been known that it is desirable to develop a method of grinding materials as fragile as silicon wafers, few ways in which such grinding can be accomplished have been shown. In one known method, a rigid grinding wheel is used, in the circumference of which a groove is formed , the shape of the groove corresponding to the desired shape of the ground edge of the platelet. When using such rigid grinding wheels, the plate and the disk

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anfänglich in der gleichen Ebene bei stillstehendem Plättchen angeordnet. Hierauf wird die rotierende Schleifscheibe zum Plättchen gebracht und um dieses herumgeführt, so daß sie aufeinanderfolgend Kontakt mit allen Umfangsteilchen des Plättchens erhält. Soweit bekannt ist, war die Verwendung geformter Schleifscheiben fast allgemein ein von Hand gesteuerter Vorgang, da keine völlig zufriedenstellende Möglichkeit gefunden wurde, ein solches System zu automatisieren. Natürlich handelt es sich, wenn ein wesentlicher Anteil an Facharbeit von Hand bei einem modernen Herstellungsverfahren beteiligt ist, um einen teueren Arbeitsvorgang. Darüber hinaus treten oft verschiedene Abweichungen bei dem durch Handarbeit gefertigten Produkt auf, was bei einem automatisierten Arbeitsvorgang normalerweise nicht der Fall ist.initially arranged in the same plane with the plate stationary. Then the rotating Grinding wheel brought to the platelet and guided around it so that they make contact in succession with all the peripheral particles of the platelet. As far as is known, this was the use of shaped grinding wheels almost generally a manually controlled process, since it is not a completely satisfactory option was found to automate such a system. Of course it is when a substantial portion involves manual labor in a modern manufacturing process, making it an expensive process. In addition, there are often various deviations in the handcrafted product, what with a automated work process is usually not the case.

Eine andere Methode zum Formen der Kante eines Halbleiterplättchens erfordert das Drehen des Plättchens un eine Mittelachse, während ein Strahl eines Fluids gegen die Plättchenkante gerichtet wird, wobei das Fluid eine gewisse Menge Schleifmittelteilchen mit sich führt. Eine solche Methode ist dersseit langem bekannten Sandstrahltechnik ähnlich, die angewendet wird, um Schmutz oder anderes unerwünschtes Material von einem gefertigten Teil zu entfernen. Diese Technik der Beaufschlagung der Kante eines zerbrechlichen Schichtträgers mit einem Flüssigkeitsstrahl, der mit Schleifmittelteilchen beladen ist, kann zweifellos mit Vorteil angewendet werden, wenn die Geometrie des Schichtträgers genau regelmässig ist, z.B. genau rund oder genau quadratisch usw.. Wenn die Kante des Schichtträgers nicht regelmässig ist, (und die meisten Halbleiterplättchen sind nicht regelmässig), dann ist das Einstellen des Strahls derart, daß eine Abschrägung er- Another method of shaping the edge of a semiconductor die involves rotating the die on a central axis while a jet of fluid is directed against the die edge, the fluid carrying some abrasive particles with it. One such method is similar to the long-known sandblasting technique used to remove dirt or other undesirable material from a manufactured part. This technique of exposing the edge of a fragile substrate with a jet of liquid loaded with abrasive particles can undoubtedly be used to advantage if the geometry of the substrate is precisely regular, e.g. exactly round or exactly square, etc. If the edge of the substrate is not is regularly (and most semiconductor die are not uniform), then the setting of the beam is such that a bevel ER-

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zielt wird, jedoch kein Teil des Plättchens, der vom Umfang nach innen liegt, beschädigt wird, eine sehr delikate und schwierige Angelegenheit.is aimed, but no part of the lamina lying inward from the periphery is damaged, a very great deal delicate and difficult matter.

Ein weiteres Verfahren zum Kantenabschrägen ist in der US-Patentschriften 3 742 593 für CR. Smith beschrieben, nämlich das mechanische Schneiden mit einem Stempel oder einem Sägedraht äquivalent den Sägen, die zum scheibenförmigen Abschneiden von Plättchen von einer kristallinen Platte verwendet werden. Es ist zu erwähnen, daß mehrere Wege zum Schleifen der Kante eines Siliciumsubstrats vorgeschlagen wurden und trotz der verschiedenen Vorschläge, wie Siliciumsubstrate geschliffen werden könnten, und die Industrie keinen dieser Vorschläge in irgendeinem Ausmaß bei der Verarbeitung von ganzen Plättchen angenommen hat. Die Nichtannahme der Plättchenkantenprofilierung durch die Industrie als Standard-Praxis ist offenbar dadurch bedingt, daß mit den bisher vorgeschlagenen Verfahren Probleme verbunden sind, welche die kommerzielle Ausnutzung dieser Verfahren verhindern. In der Tat dürfte der Prozentsatz von Halbleiterplättchen, die gegenwärtig geschliffen oder abgeschrägt werden, weniger als 1 % aller Plättchen betragen, die heute in den USA bearbeitet werden. Und selbst unter den verhältnismässig wenigen Plättchen, die abgeschrägt werden, dürfte es sich bei den meisten um Wiederverwertungsbehandlungen handeln, bei welchen ein beträchtlicher Arbeitsaufwand zur Bearbeitung eines Plättchens bis zum schließlichen Entstehen integrierter Schaltungen u. dgl. investiert worden ist. D.h., das Abschrägen der Kante eines Plättchens, um epitaxiale Spikes zu entfernen, ist ein Weg, die Wiederverwertung eines Plättchens zu versuchen, das sonst weggeworfen werden müßte, da es mit seinen Spikes nicht mehr weiterverarbeitet werden kann. Es sei jedochAnother method of beveling is in U.S. Patent No. 3,742,593 to CR. Smith described namely the mechanical cutting with a punch or a saw wire equivalent to the saws that are used for disk-shaped Cutting off platelets from a crystalline plate can be used. It should be mentioned that several Ways of grinding the edge of a silicon substrate have been proposed and, despite the various proposals, how silicon substrates could be ground, and industry none of these suggestions in any way Has assumed extent in the processing of whole platelets. The non-acceptance of the platelet edge profiling by the industry as the standard practice is evidently due to the fact that with the previously proposed Processes are associated with problems which prevent the commercial exploitation of these processes. Indeed it should the percentage of dies that are currently ground or beveled less than 1% of all platelets processed in the United States today. And even among the relatively few Wafers that are beveled are likely to be recycling treatments in most cases, in which a considerable amount of work is required to process a wafer until it is finally created integrated circuits and the like. Has been invested. That is, the chamfering of the edge of a plate, to remove epitaxial spikes, one way to try recycling a die is that otherwise it would have to be thrown away, as it can no longer be processed further with its spikes. However, it is

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anheimgestellt, daß, wenn ein zuverlässiges und wirtschaftliches Verfahren zum reproduzierbaren und regelbaren Schleifen der Kanten von zerbrechlichen Plättchen u. dgl. ermittelt werden könnte, die Vorteile für die Halbleiterindustrie derart wären, daß sie fast diktieren, daß alle die Millionen von Plättchen, die jährlich in der Welt produziert werden, an ihren Kanten zu einem sehr frühen Stadium bei der Herstellung von Halbleiterbauelementen geschliffen werden. Vorzugsweise soll der Zeitpunkt zum Schleifen der Kante eines Plättchens dem Abschneiden eines Plättchens von seiner kristallinen Platte oder von dem Rohling unmittelbar folgen. Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, eine zuverlässige Vorrichtung zum Schleifen der Kanten von im wesentlichen ebenen Werkstücken einschließlich Halbleiterplättchen zu entwickeln.indulged that if a reliable and economical Process for reproducible and controllable Grinding the edges of fragile platelets and the like could be identified, the benefits for Semiconductor industries would be such that they almost dictate that all of the millions of chips that are annually in in the world are produced at their edges at a very early stage in the manufacture of semiconductor devices be sanded. Preferably, the point in time for grinding the edge of a platelet should be Cutting off a plate from its crystalline plate or from the blank immediately follows. Of the The invention is therefore based on the object of providing a reliable device for grinding the edges of im to develop essential flat workpieces including semiconductor wafers.

Weiter gehört es zur Aufgabe der Erfindung, eine Vorrichtung zu entwickeln, die das Entstehen eines gewünschten Profils an den Kanten eines Halbleiterplättchens begünstigt, welches Profil gewöhnlich abgerundete Kanten aufweist. Weiter gehört es zur Aufgabe der Erfindung, eine Maschine zu entwickeln, deren Arbeitsweise der einer Entgratung verwandt ist, wobei geeignete Sicherungen gegen eine elektrische oder mechanische Beschädigung des Plättchens vorgesehen sind.It is also part of the object of the invention to develop a device that the emergence of a desired Profile on the edges of a semiconductor wafer favors, which profile usually rounded edges having. It is also part of the object of the invention to develop a machine whose mode of operation is the a deburring is related, with suitable safeguards against electrical or mechanical damage to the Plate are provided.

Desgleichen gehört es zur Aufgabe der Erfindung, ein Verfahren und eine Vorrichtung zum Schleifen einer Vielfalt von Kantenprofilen mit nur einer einzigen Schleiffläche zu entwickeln.It is also an object of the invention to provide a method and apparatus for grinding a variety of edge profiles with just a single sanding surface.

Ebenfalls gehört es zur Aufgabe der Erfindung, eine Vorrichtung zur raschen Herstellung eines gewünschten Kantenprofils an einem Halbleiterplättchen zu entwickeln, dieIt is also part of the object of the invention to provide a device for the rapid production of a desired edge profile on a semiconductor die to develop the

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ein solches Profil beispielsweise innerhalb eines Zeitraums von etwa 5 oder 10 Sekunden schaffen kann.can create such a profile, for example, within a period of about 5 or 10 seconds.

Darüber hinaus gehört es zur Aufgabe der Erfindung, eine Vorrichtung zu entwickeln, die nach Belieben in Anpassung an Werkstücke mit einem weiten Bereich von Empfindlichkeiten für Schleifvorgänge einstellbar ist.In addition, it is part of the object of the invention to develop a device that can be used at will in Adaptation to workpieces with a wide range of sensitivities for grinding operations is adjustable.

Die vorstehenden und weitere Ziele der Erfindung ergeben -ich aus der nachfolgenden näheren Beschreibung in Verbindung mit den beiliegenden Zeichnungen und zwar zeigen:The above and other objects of the invention emerge from the following detailed description in conjunction with the accompanying drawings, namely show:

Fig. 1 eine Seitenansicht im Aufriß einer Vorrichtung, bei welcher das Spannfutter zur Halterung eines Werkstücks stationär bleibt und eine Schleiffläche zum Spannfutter gebracht wird;Fig. 1 is a side elevational view of an apparatus in which the chuck for holding a Workpiece remains stationary and a grinding surface is brought to the chuck;

Fig. 2A bis 2D einen Satz von schematischen Ansichten, welche die relative Stellung zwischen dem Werkstück und der Schleiffläche während eines Schleifarbeitsganges darstellen;Figures 2A through 2D are a set of schematic views showing the relative position between the workpiece and represent the grinding surface during a grinding operation;

Fig. 3 eine schematische Ansicht der Biegung während eines Schleifvorgangs, die bei einem flexiblen Schleifsubstrat zu erwarten ist, das freitragend angeordnet ist;Fig. 3 is a schematic view of the bend during a grinding process that occurs in a flexible Abrasive substrate is to be expected, which is arranged in a cantilevered manner;

Fig. 4 eine Teilansicht von der Seite der Kante eines Werkstücks, deren ursprünglich scharfe Kanten weggeschliffen worden sind, um ein "kissenförmiges" Profil zu erhalten;Fig. 4 is a partial view from the side of the edge of a workpiece, its originally sharp edges have been ground away to obtain a "pillow-shaped" profile;

Fig. 5 eine schematische Seitenansicht einer Vorrichtung, bei welcher sich ein Motorgehäuse neigt, um dasFig. 5 is a schematic side view of a device in which a motor housing tilts around the

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Werkstück in Kontakt mit zwei freitragenden Schleifflächen zu bringen;Bringing the workpiece into contact with two self-supporting grinding surfaces;

Fig. 6 eine Draufsicht der in Fig. 5 dargestellten Vorrichtung;Fig. 6 is a plan view of the device shown in Fig. 5;

Fig. 7 eine Schnittansicht einer weiteren Ausführungsform einer flexiblen Schleiffläche, bei welcher ein Druckmittel eine Membran abstützt, auf der Schleifmittel gehalten werden;7 shows a sectional view of a further embodiment of a flexible grinding surface in which a pressure means supports a membrane on which abrasives are held;

Fig. 8 in vergrössertem Maßstab eine schaubildliche Ansicht einer Schleifscheibe in Kontakt mit der Kante eines Werkstückes, beispielsweise eines Siliciumplättchens mit einem Durchmesser von etwa 75 mm (3 ");8 shows a diagrammatic view on an enlarged scale View of a grinding wheel in contact with the edge of a workpiece, for example a silicon wafer about 75 mm (3 ") in diameter;

Fig. 9 eine weitere schaubildliche Ansicht der in Fig. gezeigten Vorrichtung, in welcher die Schleifscha.be und das Werkstück in anderen relativen Stellungen dargestellt sind;FIG. 9 is a further perspective view of the device shown in FIG and the workpiece are shown in other relative positions;

Fig. 10 eine graphische Darstellung der verschiedenen Stellungen einer Schleiffläche mit Bezug auf die Ebene eines Werkstückes während eines beispielsweisen Schleifarbeitsganges;FIG. 10 is a graphic representation of the various positions of a grinding surface with reference to FIG the plane of a workpiece during an exemplary grinding operation;

Fig. 11 und 12 schematische Ansichten im Aufriß einer Schleifvorrichtung, die oberhalb eines Plättchens zum Polieren einer Fläche desselben angeordnet ist, und11 and 12 are schematic views in elevation of a grinding device positioned above a platelet is arranged to polish a surface thereof, and

Fig. 13 eine weitere Ausführungsform einer Flächenpoliervorrichtung für ein Halbleiterplättchen, die schematisch und im Aufriß dargestellt ist.13 shows a further embodiment of a surface polishing device for a semiconductor die, shown schematically and in elevation.

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Die Erfindung ist, kurz zusammengefaßt, auf eine Vorrichtung zum Schleifen der Kanten von ebenen Werkstücken gerichtet, bei welcher ein Schleifmittel auf einem flexiblen Substrat vorgesehen ist, das freitragend gelagert ist. (Es sei angenommen, daß die meisten Werkstücke rund oder plättchenförmig sind, so daß die Erfindung in erster Linie in Anwendung auf im wesentlichen runde Werkstücke beschrieben wird). Infolge der Flexibilität im Substrat, kann sich die Schleiffläche, falls erforderlich, ein- und auswärts bewegen, um exzentrische oder unrunde Teile des ebenen Werkstückes Rechnung zu tragen. Bei einer bevorzugten Ausführungsform zur HaIbleiterplättchen-Bearbeitung wird das Werkstück mit einer Drehzahl von über 3000 U/min bis zu etwa 10 000 U/min gedreht. Die Schleiffläche wird vorzugsweise auf einer Scheibe gebildet, die auf einer Welle mittig gelagert ist und die Belastung an der Schleiffläche ist gewöhnlich in einer Richtung, die zur Längsachse der Welle parallel ist. Zur Verteilung der Abnützung der Schleiffläche in gleichmässiger Weise um die Scheibe herum, läßt man die Scheibe eine verhältnismässig langsame Drehung ausführen. Das sich rasch drehende Plättchen wird dazu verwendet, die Drehung der Scheibe zu induzieren, wobei eine Reibungsbeschränkung angewendet wird, um zu verhindern, daß sich die Scheibe (und ihre Schleiffläche) zu rasch dreht. Vorzugsweise wird das Schleifmittel auf der Schleiffläche durch Industriediamanten mit einer Größe von etwa 100 Micron gebildet. Um Schwierigkeiten zu vermeiden, welche durch mechanische Resonanz im Schleifsystem auftreten können, ist es vorzuziehen, daß die relative Geschwindigkeit zwischen dem Werkstück und der Schleiffläche während eines Schleifarbeitsganges verändert wird.Briefly summarized, the invention relates to a device for grinding the edges of flat workpieces directed, in which an abrasive is provided on a flexible substrate which is cantilevered is. (It is assumed that most workpieces are round or plate-shaped, so that the invention in is primarily described in application to essentially round workpieces). As a result of flexibility in the substrate, the grinding surface can move in and out, if necessary, to be eccentric or non-round parts of the flat workpiece. In a preferred embodiment for processing semiconductor wafers the workpiece is rotated at a speed of over 3000 rpm up to around 10,000 rpm turned. The grinding surface is preferably formed on a disk which is mounted centrally on a shaft and the load on the grinding surface is usually in a direction parallel to the longitudinal axis of the shaft is. To distribute the wear and tear of the grinding surface evenly around the disc, the Rotate the disc relatively slowly. The rapidly rotating plate is used to to induce the rotation of the disc with a friction constraint applied to prevent the disc (and its grinding surface) rotates too quickly. Preferably the abrasive is on the sanding surface formed by industrial diamonds approximately 100 microns in size. To avoid difficulties which one occur through mechanical resonance in the grinding system it is preferable that the relative speed between the workpiece and the grinding surface during of a grinding operation is changed.

Zum besseren Verständnis der Erfindung wird eine Ausführungsform derselben in Verbindung mit dem Schleifen derFor a better understanding of the invention, an embodiment thereof in connection with the grinding of the

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Kante eines microelektronischen Substrats, beispiels weise eines Silicium- oder Germaniumplättchens, beschrieben. Durch die Beschreibung der Erfindung für Halblei terplät te hen soll die Erfindung jedoch nicht auf die Anwendung für solche Plättchen beschränkt werden. In der Tat lassen sich die nachfolgend gründlich diskutierten Überlegungen ohne weiteres auf das Schleifen der Kante der meisten zerbrechlichen Substrate, wie Kontaktlinsen und andere optische Vorrichtungen, anwenden.Edge of a microelectronic substrate, for example a silicon or germanium plate, is described. By describing the invention for semicon terplät te hen the invention is not intended to apply to the Application for such platelets can be limited. Indeed, those discussed below thoroughly Without further ado, consider sanding the edge of most fragile substrates, such as contact lenses and other optical devices.

In Fig. 1 ist eine vereinfachte Ausführungsform der Erfindung dargestellt, die ein Gestell bzw. einen Rahmen 10 besitzt, auf der eine Vakuumspannvorrichtung 12 angeordnet ist. Die Verwendung von Vakuumspannvorrichtungen in der Halbleiterindustrie ist natürlich ziemlich alt und bilden Vakuumspannvorrichtungen als solche keinen Teil der Erfindung. Die Verwendung einer Vakuumspannvorrichtung jedoch um eine relative Bewegung zwischen einem zerbrechlichen Substrat und einer Schleiffläche von der Größenordnung von 10 000 U/min zu erhalten, ist nicht bekannt und stellt, wie nachfolgend näher erläutert wird, eine absolute Differenz in der Drehzahl von der Größenordnung von 10 000 U/min eine bevorzugte erfindungsgemäße Arbeitsweise dar.In Fig. 1, a simplified embodiment of the invention is shown, which has a frame or a frame 10 on which a vacuum clamping device 12 is arranged. The use of vacuum chucks in the semiconductor industry is of course quite ancient and as such vacuum chucks do not form part of the invention. However, the use of a vacuum chuck to obtain relative motion between a fragile substrate and an abrasive surface on the order of 10,000 rpm is not known and, as will be further discussed below, provides an absolute difference in speed of the order of 10,000 rpm is a preferred mode of operation according to the invention.

Eine bevorzugte Form der Vakuumspannvorrichtung 12 ist eine horizontale Plattform 14, die starr am Ende einer Motorwelle 16 befestigt ist, welche eine durchgehende Längsbohrung aufweist. An das untere Ende der Welle 16 ist eine Unterdruckquelle 18 angeschlossen, die nur schematisch dargestellt ist, da solche Unterdruckquellen an sich bekannt sind. Vorzugsweise bildet die Motorwelle 16 die Welle eines Dauermagnet-Wechselstrommotors von der in der US-Patentschrift von Vern D. Shipman mitA preferred form of vacuum chuck 12 is a horizontal platform 14 that is rigidly attached to the end of a Motor shaft 16 is attached, which has a through longitudinal bore. To the lower end of the shaft 16 a vacuum source 18 is connected, which is only shown schematically, as such vacuum sources are known per se. Preferably, the motor shaft 16 forms the shaft of a permanent magnet AC motor from that in Vern D. Shipman's U.S. Patent with

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dem Titel "Apparatus for Spinning a Microelectronic Substrate" beschriebenen Art. Dieser besondere Motor wird aus dem einen Grunde bevorzugt, weil er eine rasche und zuverlässige Änderung in der Drehzahl des auf ihm angeordneten Werkstückes ermöglicht. Ein Kleinstmotor von der in der vorgenannten Patentschrift von Shipman gekennzeichneten Art läßt sich leicht für den Drehantrieb eines Siliciumplättchens mit Drehzahlen über 3000 U/min bis einschließlich 10 000 U/min (oder sogar höher) verwenden. Wenn die Schleiffläche so angeordnet ist, daß sie sich ebenfalls normal dreht, wird ihre Drehung gewöhnlich auf nicht mehr als 100 U/min beschränkt. Gewöhnlich wird daher eine Mindestdifferenz von etwa 3000 U/min zwischen dem Werkstück und der Schleiffläche vorgesehen. Es wurde jedoch festgestellt, daß das Vorsehen einer einzigen Drehzahldifferenz zwischen dem Werkstück und der Schleiffläche (z.B. 3000 - 100 U/min) nicht immer dazu führt, daß eine gleichmässige und wirksame Schleifarbeit erzielt wird. Dies ist dadurch bedingt, daß es gewöhnlich eine Drehzahl oder einen Drehzahlenbereich gibt, bei welcher bzw. bei welchem die Eigenresonanz des Systems zur Folge haben kann, daß die Schleiffläche mit Bezug auf das Werkstück in Schwingungen gerät, mit dem Ergebnis, daß die beiden Elemente von Zeit zu Zeit ausser Kontakt miteinander springen, statt einen stetigen Reib- oder Schleifkontakt aufrecht zu erhalten. Obwohl im Rahmen der Erfindung der Umstand anerkannt wird, daß die Resonanzfrequenz eines Systems unvermeidlich vorhanden ist, werden ihre Wirkungen mit Hilfe der nachfolgend beschriebenen Bauform weitestgehend herabgesetzt. Bei der beschriebenen besonderen Bauform werden die Probleme vermieden, die durch die Resonanzfrequenz eines Systems auftreten können, indem die relative Drehzahl zwischen dem Werkstück und der Schleiffläche während eines Schleifarbeitsgangs verändert wird.the title "Apparatus for Spinning a Microelectronic Substrate". This particular motor is preferred for one reason because it enables a rapid and reliable change in the speed of the workpiece arranged on it. A micromotor of the type identified in the aforementioned Shipman patent can readily be used to rotate a silicon wafer at speeds in excess of 3000 rpm up to and including 10,000 rpm (or even higher). When the grinding surface is arranged to also rotate normally, its rotation is usually limited to no more than 100 rpm. A minimum difference of about 3000 rpm is therefore usually provided between the workpiece and the grinding surface. It has been found, however, that the provision of a single speed difference between the workpiece and the grinding surface (eg 3000-100 rpm) does not always lead to a uniform and effective grinding work being achieved. This is due to the fact that there is usually a speed or a speed range at which or at which the natural resonance of the system can cause the grinding surface to vibrate with respect to the workpiece, with the result that the two elements Jump out of contact with each other from time to time instead of maintaining constant friction or sliding contact. Although within the scope of the invention the fact is recognized that the resonance frequency of a system is inevitably present, its effects are reduced as far as possible with the aid of the design described below. The particular design described avoids the problems that can occur due to the resonance frequency of a system in that the relative speed of rotation between the workpiece and the grinding surface is changed during a grinding operation.

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Zur Erläuterung, wie dieses Merkmal zu verstehen ist, sei angenommen, daß ein Plättchen mit 5000 U/min gedreht werden soll und zufällig die Eigenresonanzfrequenz des Halterungssystems für die Schleiffläche nahe bei 5000 ü/min liegt. Es läßt sich vorstellen, daß Schwingungen, die in die Schleiffläche durch irgendeine Exzentrizität im Plättchen eingeleitet werden, zur Folge haben können, daß die Schleiffläche vom Plättchen wegzuspringen beginnt und dann gegen dieses zurückschwingt, statt kontinuierlich gegen dieses anzuliegen. Ferner ist es, wenn ein solches Springen in einem System mit einer einzigen Drehzahl auftritt, fast sicher, daß jedes Wegspringen bei jeder Umdrehung des Plättchens im wesentlichen an der gleichen Stelle stattfindet. Schließlich läßt sich dann feststellen, daß an dem Plättchen eine beträchtliche Abnutzung an der Stelle stattgefunden hat, an welcher die Schleiffläche wieder Kontakt mit dem Plättchen erhalten hat, während ein Abschnitt in der Umfangsrichtung vor dem abgenutzten Abschnitt (wo die Schleiffläche vom Plättchen weggesprungen ist) im wesentlichen keine nützliche Schleifarbeit stattgefunden hat. Um Wirkungen dieser Art zu vermeiden, kann das Spannfutter 12 (und das von diesem gehaltene Werkstück W) mit einer veränderlichen Geschwindigkeit der relativen Drehung während der Zeit angetrieben werden, während welcher das Werkstück und die Schleiffläche sich in Kontakt befinden. Diese veränderliche Geschwindigkeit umfaßt vorzugsweise einen Bereich von mehr als 1000 U/min. Bei dem vorangehend gegebenen Beispiel wird die Spannvorrichtung vorteilhaft mit einer veränderlichen Drehzahl von zwischen 5000 und beispielsweise 7000 U/min angetrieben. In der Tat faßt bei einer bevorzugten Ausführungsform die Änderung in der Geschwindigkeit der relativen Drehung zwischen dem Werkstück und der Schleiffläche einen vollen Bereich von 7000 U/min, wenn die Geschwindigkeit derTo explain how this feature is to be understood, assume that a wafer is rotated at 5000 rpm and the natural resonance frequency of the mounting system for the grinding surface happens to be close to 5000 rpm. It can be imagined that vibrations introduced into the grinding surface by some eccentricity are initiated in the platelet, can have the consequence that the grinding surface jump away from the platelet begins and then swings back against it instead of lying against it continuously. Further if such jumping occurs in a single speed system, it is almost certain that each Jumping away takes place in essentially the same place with each revolution of the plate. In the end it can then be determined that there has been considerable wear on the plate at the point, at which the grinding surface has again received contact with the plate, while a section in the Circumferential direction before the worn section (where the Abrasive surface has jumped away from the plate) essentially no useful grinding work has taken place. To avoid effects of this kind, you can Chuck 12 (and the workpiece W held by it) at a variable speed of the relative Rotation during the time during which the workpiece and the grinding surface are in Contact are located. This variable speed preferably encompasses a range of greater than 1000 rpm. In the example given above, the clamping device is advantageously operated with a variable speed driven by between 5000 and 7000 rpm, for example. Indeed, in a preferred embodiment, it holds the change in the speed of relative rotation between the workpiece and the grinding surface is a full one Range of 7000 rpm when the speed of the

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Spannfutterdrehung von 3000 U/min auf etwa 10 000 U/min während eines einzigen Schleifarbeitsganges verändert wird. Natürlich wird, wenn das Spannfutter mit dieser relativ hohen Drehzahl (d.h. 3000 U/min oder höher) gedreht wird, die Schleiffläche in Stillstand gehalten oder sie dreht sich mit einer verhältnismässig niedrigen Drehzahl von beispielsweise 100 U/min. Sollte die Schleiffläche vom Werkstück irgendwann während der Drehung des letzteren wegspringen, ist es praktisch sicher, daß die Resonanz im System nicht zur Folge hat, daß die Schleiffläche vom Werkstück wieder an der gleichen Stelle während einer nachfolgenden Umdrehung des Werkstückes wegspringt. Daher ist am Ende eines SchMfarbeitsganges die ganze kontinuierliche Kante des Werkstückes im wesentlichen der gleichen Schleifwirkung unterzogen worden.Chuck rotation changed from 3000 rpm to around 10,000 rpm during a single grinding operation will. Of course, when the chuck is being rotated at this relatively high speed (i.e. 3000 rpm or higher) the grinding surface is held stationary or it rotates at a relatively low level Speed of, for example, 100 rpm. Should the grinding surface be touched by the workpiece at any time during the rotation of the jump away from the latter, it is practically certain that the resonance in the system does not result in the grinding surface jumps away from the workpiece again at the same point during a subsequent rotation of the workpiece. Therefore, at the end of a grinding operation, the entire continuous edge of the workpiece is essentially subjected to the same abrasive action.

Wie sich ferner aus Fig. 1 ergibt, besitzt die Schleifvorrichtung einen Schlitten 20, durch welchen eine Anordnung 22 zu einem stillstehenden Motorgehäuse 24 gebracht werden kann. Auf der Anordnung 22 ist ein flexibles und im wesentlichen ebenes Substrat 26 vorgesehen. Das Substrat 26 ist so angeordnet, daß eine Schleiffläche erhalten vrird, die freitragend gelagert ist, d.h. es ist mittig auf einem Schaft 28 angeordnet, der von der beweglichen Anordnung 22 getragen wird. Die Vorderseite des flexiblen Substrats 2 6 trägt Schleifmittelteilchen in der Weise, daß eine Schleiffläche auf einer Seite des Substrats vorhanden ist. Die hier beschriebene Schleiffläche zum Schleifen der Kanten eines ebenen Werkstücks ist von anderen Schleifvorrichtungen wesentlich verschieden, wie beispielsweise die Schleifscheiben, die in der US-Patentschrift 2 561 929 für CF. Klages gezeigt ist. Vorzugsweise enthält die Schleiffläche 30 an der Scheibe 26 Diamantenteilchen mit einer Größe von etwa 100 Micron.As can also be seen from Fig. 1, the grinding device has a carriage 20 through which an arrangement 22 can be brought to a stationary motor housing 24. On the assembly 22 is a flexible one and substantially planar substrate 26 is provided. The substrate 26 is arranged so that an abrasive surface obtained vrird, which is cantilevered, i.e. it is arranged centrally on a shaft 28, which is from the movable assembly 22 is carried. The front of the flexible substrate 26 carries abrasive particles in it such that there is an abrasive surface on one side of the substrate. The grinding surface described here for grinding the edges of a flat workpiece is significantly different from other grinding devices, such as the grinding wheels disclosed in U.S. Patent 2,561,929 to CF. Klages is shown. Preferably, the abrasive surface 30 on the wheel 26 contains diamond particles about 100 microns in size.

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Natürlich werden der Wahl einer Größe für die Schleifmittelteilchen normalerweise Umstände zugrunde gelegt, wie die Drehzahl, bei welcher Material von dem Werkstück entfernt werden soll, sowie der Oberflachenzustand, den das fertige Werkstück erhalten soll. Von einer Schleifmittelfläche mit Teilchen, die größer als 100 Micron sind, kann erwartet werden, daß sie Material etwas schneller wegnehmen, während man von Teilchen, die kleiner als 100 Micron sind, erwarten kann, daß sie einen glatteren Oberflächenzustand am Werkstück ergeben.Of course, choosing a size for the abrasive particles will be normally based on circumstances such as the speed, at what material of the workpiece should be removed, as well as the surface condition, that the finished workpiece should receive. From an abrasive surface with particles larger than 100 microns can be expected to remove material somewhat faster, while particles smaller than 100 microns can be expected to give a smoother finish on the workpiece.

Obwohl Diamantenteilchen das bevorzugte Schleifmittel zum Schleifen der Kante von Siliciumplättchen bilden, trifft es zu, daß diamantenbeschichtete Substrate verhältnismässig teuer sind, zumindest, wenn nur der anfängliche Kaufpreis berücksichtigt wird. Es ist daher vorzuziehen, daß jede Stelle der Schleiffläche ausgenutzt wird, so daß keines der Schleifmittelteilchen mit einer "abgenutzten" Scheibe weggeworfen wird, ohne daß es eine Arbeit geleistet hat. Bei einer besonders vorteilhaften Ausführungsform ist das Substrat 26 eine Scheibe mit einem Durchmesser von etwa 75 mm (etwa 3 ") und die Diamantenteilchen sind um den Umfang der Scheibe herum in Form eines Bandes verteilt, das etwa 25 mm (etwa 1 ") breit ist. Während eines Schleifvorgangs läßt man sich die Scheibe 26 so mit Bezug auf das Werkstück drehen, dasspraktisch der ganze von Schleifmittel bedeckte Teil der Scheibe mit den Kanten eines Plättchens in Kontakt kommt, unter der Annahme natürlich, daß ein einziger Schleifarbeitsgang ausreichend lang dauert, um die Scheibe 26 voll um ihren Schaft 2 8 herumzudrehen.Although diamond particles are the preferred abrasive for grinding the edge of silicon wafers, hits it admits that diamond coated substrates are relatively expensive, at least if only the initial purchase price is taken into account. It is therefore preferable that every point of the grinding surface be used so that none the abrasive particle is thrown away with a "worn out" wheel without doing any work. In a particularly advantageous embodiment, the substrate 26 is a disk with a diameter of approximately 75 mm (about 3 ") and the diamond particles are distributed around the circumference of the disc in the form of a ribbon, which is about 25 mm (about 1 ") wide Turn workpiece that practically the whole of abrasives covered part of the disc comes into contact with the edges of a platelet, assuming of course that a a single grinding operation takes a long enough time to turn the disk 26 fully around its shank 28.

Wenn das Substrat, auf dem die Schleiffläche 30 vorgesehen ist, die Form eines Rechtecks oder Quadrats statt einer Scheibe hat, ist es immer noch möglich, das Substrat inWhen the substrate on which the grinding surface 30 is provided is that has the shape of a rectangle or square instead of a disk, it is still possible to put the substrate in

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einer Bahn zu bewegen, in welcher die ganze Schleiffläche mit einer im wesentlichen konstanten Geschwindigkeit abgenutzt wird. Der Mechanismus für die richtige Einstellung eines quadratischen oder rechteckigen Substrats ist wesentlich komplizierter als die Vorrichtung zum Drehen eines runden Substrats, so daß die hier gezeigte Ausführungsform mit einem runden Substrat entschieden bevorzugt wird.a path in which the entire grinding surface is moved at a substantially constant speed is worn out. The mechanism for correct setting of a square or rectangular substrate is much more complicated than the apparatus for rotating a round substrate, so the one shown here Embodiment decided with a round substrate is preferred.

Wie in Fig. 2 gezeigt,beginnt die bevorzugte Technik zum Schleifen der Kanten eines Halbleiterplättchens damit, daß die Schleifscheibe 26 zu dem Plättchen W mit einem solchen relativen Winkel gebracht wird, daß die Schleiffläche 30 in Kontakt mit dem Plättchen W in der Nähe des Umfangs desselben in Kontakt gebracht wird. Zu dem Zeitpunkt, in welchem die beiden Elemente 26, W zuerst miteinander in Kontakt kommen, ist es vorteilhaft, daß sie sich nahezu in der gleichen Ebene befinden, d.h. es kann ein relativer Winkel von nur etwa 5° zwischen ihnen sein, und normalerweise wird der erste Kontakt dadurch hergestellt, daß die Scheibe angehoben wird, bis sie ein Plättchen berührt, das sich bereits, beispielsweise mit einer Drehzahl von 3000 U/min oder höher, dreht (in Fig. 2A ist der relative Winkel zwischen dem Plättchen W und der Scheibe 26 der übersichtlicheren Darstellung halber übertrieben). Wenn die Anordnung 22 und die auf dieser befindliche Scheibe 26 weiter erhöht werden, verändert sich der relative Winkel zwischen dem Plättchen und der Scheibe infolge der Drehung der Scheibe 26 um die Achse 32. Die nachfolgenden Winkel zwischen dem Plättchen W und der Schleifscheibe 26 sind in Fig. 2B 2C und 2D dargestellt, wobei Fig. 2D zeigt, wie der Abschluß des Schleifarbeitsganges für ein Plättchen sein könnte. Es könnte das Ende eines Schleifarbeitsganges sein, da die Scheibe 26 sich bereits mit einem AusschlagwinkelAs shown in Figure 2, the preferred technique begins for Grinding the edges of a semiconductor die with it, that the grinding wheel 26 is brought to the tip W at such a relative angle that the grinding surface 30 is brought into contact with the wafer W in the vicinity of the periphery thereof. At the time in which the two elements 26, W first come into contact with one another, it is advantageous that they are almost in the same plane, i.e. there can be a relative angle of only about 5 ° between them and normally the first contact is made by lifting the disc until it touches a plate that is already rotating, for example at a speed of 3000 rpm or higher (in Figure 2A is the relative angle between wafer W and disk 26 for clarity half exaggerated). If the assembly 22 and the disc 26 thereon are further raised, the relative angle between the platelet and the disk changes as a result of the rotation of the disk 26 the axis 32. The subsequent angles between the tip W and the grinding wheel 26 are in Fig. 2B 2C and 2D, with FIG. 2D showing what would be the completion of the grinding operation for a chip could. It could be the end of a grinding operation, since the disc 26 is already at a deflection angle

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von etwa 170 aus der einen extremen relativen Stellung unter dem Plättchen zu einer anderen extremen relativen Stellung oberhalb des Plättchens bewegt hat. Es würde dann möglich sein, die Scheibe 26 einfach anzuheben oder das Plättchen W zu diesem Zeitpunkt ausser Kontakt abzusenken und dann ein frisches Plättchen einzuführen, dessen Kanten geschliffen werden sollen. Zur Verbesserung des Oberflächenzustandes an der Kante und damit alle Arbeitsvorgänge an der gleichen Stelle beginnen und enden, sind die relativen Stellungen der Elemente W, 26 in Fig. 2D als "Mittelpunkt"-Stellungen in einem Schleifarbeitsgang zu betrachten. Der restliche bevorzugte Arbeitsgang ist im wesentlichen die Umkehrung der ersten Hälfte desselben, so daß sich das Plättchen und die Scheibe mit im wesentlichen dem gleichen relativen Winkel trennen, den sie hatten, als sie erstmalig Kontakt machten, wie in Fig. 2A dargestellt.from about 170 from one extreme relative position under the platelet to another extreme relative position Position above the tile. It would then be possible to simply lift the disc 26 or lowering the wafer W out of contact at this point and then inserting a fresh wafer, whose edges are to be sanded. To improve the surface condition on the edge and thus all Operations beginning and ending at the same location are the relative positions of elements W, 26 in Figure 2D as "center point" positions in a grinding operation consider. The remainder of the preferred operation is essentially the reverse of the first half of the same, so that the platelet and disc separate at substantially the same relative angle that they had when they made contact for the first time, as shown in Figure 2A.

Da die Fig. 2A - 2D gegebenenfalls vermuten lassen könnten, daß die Scheibe 26 stets steif und gerade bleibt, ist es in diesem Zusammenhang vielleicht zweckmässig zu betonen, daß die Scheibe 26 zumindest etwas flexibel ist und Fig. soll erkennen lassen, daß, bei einer bevorzugten Ausführungsform, die Scheibe 26 unter dem durch ein Werkstück W ausgeübten Druck etwas nachgibt. Es ist in der Tat die Elastizität im Substrat 26, welche es ermöglicht, daß die Schleiffläche 30 der Kante eines Plättchens effektiv folgt und eine angemessen konstante Schleifwirkung auf das Plättchen trotz exzentrischer Stellen an seinem Umfang aufrecht erhält. Daher kann selbst die "Abflachung", die absichtlich in ein Halbleiterplättchen hineingearbeitet wird, eine gewisse Schleifwirkung mit der in Fig. 3 dargestellten Vorrichtung erfahren. Und in der Theorie hat eine beträchtliche Protuberanz an der Plättchenkante keine solche übermässige Kraft zwischen dem Plättchen und derSince FIGS. 2A-2D could possibly suggest that the disk 26 will always remain stiff and straight, it is In this context, it may be useful to emphasize that the disc 26 is at least somewhat flexible and FIG. is intended to indicate that, in a preferred embodiment, the washer 26 is positioned beneath a workpiece W slightly yields to the pressure exerted. Indeed, it is the resilience in the substrate 26 that enables the Abrasive surface 30 effectively follows the edge of a chip and has a reasonably constant abrasive effect on it Plate maintains its circumference despite eccentric points. Hence, even the "flattening" that is intentionally machined into a semiconductor die, a certain abrasive effect with that shown in FIG Experience device. And in theory, a considerable protuberance at the platelet edge does not have any such excessive force between the platelet and the

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Scheibe zur Folge, daß ein Bruch in dem spröden Plättchen verursacht v/erden kann. Damit die flexible Scheibe 26 exzentrische Stellen in der Kante eines Plättchens aufnehmen kann, ist es ferner nicht nötig, daß die Anordnung 22 sich ständig einwärts und ausv/ärts in eiern Versuch bewegt, Veränderungen im Plättchen aufzuspüren. Da sich das Plättchen gewöhnlich mit Drehzahlen bis zu 10 000 ü/min. dreht, würde es ausseroraentlich schwierig sein, eine Anordnung 22 mit einer nicht vernachlässigbaren Masse mit einer linearen Geschwindigkeit in einer radialen Richtung (mit Bezug auf das Plättchen) rasch zu bewegen, um den exzentrischen Stellen am Umfang Rechnung zu tragen. Die genaue Elastizität in der Schleifscheibe 26 kann eine Angelegenheit der V/ahl sein, d.h. eine Funktion der Veränderungen, die von dem Werkstück als typisch erwartet werden. Mit .anderen Worten, wenn die ünrundheit der Werkstücke erwartungsgemäß einige Millimeter nicht überschreitet, kann die Elastizität in der Scheibe 26 zweifellos viel geringer sein als von der Scheibe Ausschläge von beispielsweise 5 mm erwartet werden. Darüber hinaus kann die Empfindlichkeit des Werkstücks ein Faktor bei der Auswahl des Materials für eine Scheibe 26 sein. Für Siliciumplättchen, die ausserordentlich hart und spröde sind, ist ein geeignetes Material für die Schleifscheibe 26 Polycarbonat mit einer Dicke von etwa 0,5 mm (etwa 0,020 "). Substrate mit einer Dicke von 0,89 mm (0,035 ") wurden ebenfalls verwendet, jedoch sind sie wesentlich steifer als die dünnen Polycarbonatschichten. Teilchen aus synthetischen Diamanten, mit denen ein solches Substrat imprägniert ist, wurden erfolgreich bei lOOOen von Siliciumplättchen bei im wesentlichen vernachlässigbarem Bruch getestet, vorausgesetzt, daß die Schleifgeschwindigkeiten 10 Sekunden oder länger gehalten werden. D.h., das Kantenschleifen eines Siliciumplättchens von 75 mm (3 ") wurde erfolgreich in einem Zeitraum von nur 5 Sekunden durchgeführt, während der Versuch, zu viel Material in zu kurzerDisk as a result of which a break can be caused in the brittle platelet. So that the flexible disk 26 can accommodate eccentric locations in the edge of a plate, it is also not necessary that the arrangement 22 is constantly moving in and out in an attempt to detect changes in the platelet. That I the plate usually with speeds of up to 10,000 rpm. rotates, it would be extremely difficult, an arrangement 22 with a non-negligible mass with a linear velocity in a radial direction (with respect to the platelet) to move rapidly around the eccentric points on the circumference to be taken into account. The exact elasticity in the grinding wheel 26 can be a matter be the variety, i.e. a function of the changes, which are expected from the workpiece as typical. In other words, if the roundness of the workpieces is as expected does not exceed a few millimeters, the elasticity in the disc 26 can undoubtedly be much lower than the disc deflections of, for example, 5 mm are expected. In addition, the sensitivity can of the workpiece can be a factor in selecting the material for a disc 26. For silicon wafers that are extraordinarily are hard and brittle, a suitable material for the grinding wheel 26 is polycarbonate with a thickness of about 0.5 mm (about 0.020 "). Substrates 0.89 mm (0.035") thick were also used, but are they are much stiffer than the thin polycarbonate layers. Particles of synthetic diamonds with which such a Substrate impregnated have been successful in 1,000,000 silicon wafers at essentially negligible Breakage tested provided the grinding speeds Hold for 10 seconds or more. That is, the edge grinding of a silicon wafer of 75 mm (3 ") was successfully performed in just 5 seconds while trying to get too much material in too short

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Zeit zu entfernen natürlich die Bruchgefahr erhöht, bis es schließlich wirtschaftlich undurchführbar wird. Wenn die Kante eines Siliciumplattchens mit einem "kissenförmigen" Profil geschliffen werden soll, wie in Fig. 4 gezeigt, und das in dem mit 150 bezeichneten Bereich wegzunehmende Material etwa 0,075 mm (etwa 3 mil) beträgt, dürfte ein Schleifarbeitsgang mit einer Dauer von etwa 2 5 oder 30 Sekunden zufriedenstellend sein, d.h. eine solche Geschwindigkeit sollte für die Massenfertigung von Plättchen sowie für das Entstehen eines vernachlässigbaren Bruchanteils zulässig sein.Time to remove, of course, increases the risk of breakage until it eventually becomes economically impractical. if the edge of a silicon plate with a "pillow-shaped" Profile is to be ground, as shown in Fig. 4, and that in the area labeled 150 is to be removed Material is about 0.075 mm (about 3 mils), a grinding operation should take about 2 5 or 30 seconds will be satisfactory, i.e. such a speed should be sufficient for mass production of Platelets as well as for the occurrence of a negligible fraction.

Der maximale Hebelarm, mit welchem das Plättchen W gegen die Schleiffläche 30 preßt, würde bei derAusführungsform nach Fig. 1 etwa 38 mm (etwa 1 1/2 ") betragen und es wurde festgestellt, daß eine zulässige radiale Kraft auf Siliciumplättchen etwa 113,4 g (4 ounces) beträgt. Daher sollte das Haltemoment, das vorgesehen wird, um die Scheibe 2 6 in einer Schleifstellung gegen die Plattehenkante zu halten, etwa 170,1 g auf 25,4 mm (6 inch-ounces etwa) betragen. Dieses Rückhaltemoment, welches das Bestreben hat, die Scheibe 26 im Uhrzeigersinn (gesehen in Fig. 3) zu drehen, kann leicht dadurch erhalten werden, daß die Welle 34 (die mit der Achse 32 zusammenfällt, um welche sich die Scheibe dreht) mit einer Schraubenfeder oder einem Gegengewicht verbunden wird. Von den beiden drehmomentausübenden Vorrichtungen ergibt ein Gegengewicht 36, das am Ende einer Schnur 38 befestigt ist, welche um die Welle 34 herumgewickelt ist, eine gleichmässigere Kraft und wird daher gegenüber einer Schraubenfeder bevorzugt.The maximum lever arm with which the tip W presses against the grinding surface 30 would be in the embodiment 1 to be about 38 mm (about 1 1/2 ") and it has been found that an allowable radial force on silicon wafers is about 113.4 g (4 ounces). Therefore, the holding torque that is provided should be applied to the washer 2 6 to hold in a grinding position against the edge of the plate, be about 170.1 grams per 25.4 mm (6 inch-ounces approximately). This restraint moment, which has the tendency to Rotating disk 26 clockwise (as seen in Fig. 3) can easily be obtained by turning shaft 34 (the coincides with the axis 32 around which the disc rotates) with a helical spring or a counterweight is connected. Of the two torque-exerting devices, a counterweight 36, which at the end of a Cord 38 is attached, which is wound around the shaft 34, a more even force and is therefore opposite a coil spring preferred.

Eine weitere Ausführungsform einer Vorrichtung zum Schleifen der Kanten eines Plättchens od. dgl. ist in Fig. 5 und 6 dargestellt und wird nachfolgend näher beschrieben. Ein Motorgehäuse 124 ist so gelagert, daß es um eine AchseAnother embodiment of a device for grinding the edges of a plate or the like is shown in FIGS. 5 and 6 and is described in more detail below. A Motor housing 124 is mounted so that it is about an axis

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um einen Winkel von mehreren Graden verschwenkt werden kann. Wie bei der vorangehend beschriebenen Ausführungsform ist der bevorzugte Motor von der Bauart mit einer hohlen Rotorwelle 116, so daß das untere Ende der Welle mit einer Unterdruckquelle in Verbindung gebracht werden kann. Am oberen Ende der Welle 116 befindet sich eine Vakuumspannvorrichtung 112 und ein Werkstück W ist auf der Oberseite der Spannvorrichtung angeordnet dargestellt. In der Nähe des Motorgehäuses 124 sind zwei Schleifsubstrate 126A und 126B vorgesehen, die mit Bezug auf Anker 127A und 127B freitragend gelagert sind. Das abgelegene Ende des flexiblen Substrats 126A hat eine normale Ruhestellung etwas unterhalb der Ebene, die von dem Werkstück W eingenommen wird, wenn das Letztere erstmalig auf die Vakuumspannvorrichtung 112 aufgebracht wird. Das abgelegene Ende des flexiblen Substrats 126B hat eine normale Ruhestellung etwas oberhalb der Ebene, die von dem Werkstück W eingenommen wird, wenn dieses anfänglich auf die Vakuumspannvorrichtung 112 aufgebracht wird. Auf der einen Seite jedes der flexiblen Substrate 126A, 126B ist in der Nähe ihres abgelegenen Endes eine Schleiffläche 130 vorgesehen. can be pivoted through an angle of several degrees. As with the embodiment previously described, the preferred motor is of the type having a hollow rotor shaft 116 so that the lower end of the shaft can be connected to a vacuum source. At the upper end of the shaft 116 is a vacuum chuck 112 and a workpiece W is shown disposed on the upper side of the clamping device. Two abrasive substrates 126A and 126B are provided in the vicinity of the motor housing 124 and are supported in a cantilevered manner with respect to anchors 127A and 127B. The distal end of the flexible substrate 126A has a normal rest position slightly below the plane occupied by the workpiece W when the latter is first applied to the vacuum chuck 112. The distal end of the flexible substrate 126B has a normal rest position slightly above the plane occupied by the workpiece W when it is initially placed on the vacuum chuck 112. On one side of each of the flexible substrates 126A, 126B an abrasive surface 130 is provided in the vicinity of its end remote.

Im Betrieb der in Fig. 5 und 6 dargestellten Ausführungsform wird ein Werkstück, beispielsweise ein Siliciumplättchen, zu einer Bearbeitungsstation am Ende des Motorgehäuses 124 gebracht und gewöhnlich über der Spannvorrichtung 112 zentriert. Hierauf wird die Vakuumquelle 118 angeschlossen und der Motor eingeschaltet, um das Plättchen mit einer beträchtlichen Geschwindigkeit zu drehen. Das Motorgehäuse 124 wird dann im Uhrzeigersinn um die Achse 126 gedreht, was zur Folge hat, daß der untere Rand des sich drehenden Plättchens W gegen die Schleifscheibe zur Anlage kommt, die auf dem Substrat 126A vorgesehen ist.In operation of the embodiment illustrated in Figures 5 and 6, a workpiece, such as a silicon wafer, is brought to a processing station at the end of the motor housing 124 and usually above the fixture 112 centered. The vacuum source 118 is then connected and the motor switched on to remove the wafer rotating at a considerable speed. The motor housing 124 then rotates clockwise about the axis 126 rotated, with the result that the lower edge of the rotating tip W against the grinding wheel comes to rest provided on the substrate 126A.

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Gleichzeitig kommt die Schleiffläche 130 an dem freitragend gelagerten Substrat 126B gegen den oberen Rand des Plättchens W zur Anlage. Wenn das Motorgehäuse 124 weitergedreht wird, wird der relative Winkel zwischen dem Plättchen W und den beiden Schleifflächen 130 verändert, so daß im wesentlichen jedes gewünschte Profil an der Kante des Plättchens erhalten werden kann. Wie bei den vorangehend beschriebenen Ausführungsformen befindet sich keine starre Anordnung hinter den flexiblen Substraten 126A, 126B, so daß sich diese Substrate frei rückwärts unter der Wirkung eines Vorsprungs oder Stoßes am Umfang eines Plättchens W bewegen können. Es ist daher nicht wahrscheinlich, daß ein zerbrechliches oder sprödes Plättchen bricht, jedoch können die scharfen Ecken um den Umfang des Werkstückes herum je nach der Art des Schleifmittels auf den Schleifflächen geschliffen und/oder poliert werden. Natürlich wäre es auch möglich, eine Einrichtung zum Bewegen der Verankerungsstäbe 127A, 127B nach innen zur Achse 126 während eines Schleifarbeitsganges zu bewegen, wodurch auch der relative Winkel zwischen dem Plättchen W und einer Schleiffläche 130 verändert werden würde. Wenn die Verankerungsstäbe 127A und 127B nach innen in Stellungen gebracht werden würden, wo sie sich oberhalb bzw. unterhalb der Kanten eines Plättchens befinden, kann im wesentlichen jeder Teil des Umfangs eines Plättchens geschliffen werden. Es läßt sich dann vielleicht erkennen, daß die in Fig. 5 und 6 gezeigte Vorrichtung der Vorrichtung nach Fig. 1 funktionell äquivalent ist, wobei der Hauptunterschied darin besteht, daß zwei freitragend gelagerte Schleifflächen verwendet werden statt einer. Zu diesen beiden Ausführungsformen ist jedoch zu erwähnen, daß die bevorzugte Schleifwirkung (durch die Schleiffläche am Werkstück) in einer Richtung erfolgt, die zur Hauptebene der Schleiffläche im wesent-At the same time, the grinding surface 130 is self-supporting on the stored substrate 126B against the upper edge of the wafer W to rest. When the motor housing 124 is rotated further, the relative angle between the plate W and the two grinding surfaces 130 is changed, so that essentially any desired profile can be obtained on the edge of the platelet. As in the embodiments described above, there is no rigid arrangement behind the flexible ones Substrates 126A, 126B so that these substrates move freely backwards under the action of a protrusion or impact can move on the circumference of a plate W. It is therefore not likely that a fragile or brittle platelets break, however, the sharp corners around the circumference of the workpiece can occur depending on the Type of abrasive to be ground and / or polished on the grinding surfaces. Of course it would also be possible means for moving anchor rods 127A, 127B inwardly of axis 126 during a grinding operation to move, which also changes the relative angle between the tip W and a grinding surface 130 would be. If the anchoring rods 127A and 127B were brought into positions, where they are above or below the edges of a platelet, essentially any part of the Be ground around a plate. It can then perhaps be seen that that shown in FIGS The device of the device of Fig. 1 is functionally equivalent, the main difference being that that two self-supporting grinding surfaces are used instead of one. About these two embodiments However, it should be mentioned that the preferred grinding action (due to the grinding surface on the workpiece) is in one direction takes place, which to the main plane of the grinding surface essentially

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SiSi

lichen parallel ist. Daher ist, um ein wirksames Schleifen zu erzielen, eine beträchtliche Steifigkeit in dem System in einer Richtung parallel zur Ebene der Schleiffläche vorgesehen. Die Flexibilität bzw. Elastizität des Schleifsystems besteht in einer Richtung senkrecht zur Schleiffläche, d.h. in einer Richtung, die zum Werkstück radial ist.is parallel. Therefore, in order to achieve efficient grinding, there is considerable rigidity in the System provided in a direction parallel to the plane of the grinding surface. The flexibility or elasticity of the grinding system consists in one direction perpendicular to the grinding surface, i.e. in a direction that is radial to the workpiece.

Ebenfalls eine weitere Ausführungsforni einer flexiblen Schleiffläche zum Schleifen der Kanten eines Halbleitersubstrats ist in Fig. 7 dargestellt, welche eine starre und luftundurchlässige Schale 140 aus Metall od. dgl. aufweist, deren Vorderkanten 142 über den Boden 144 hinausragt. Über den Boden 144 ist in ziemlich lockerer Weise eine Membran 146 gespannt, die dichtend an den Vorderkanten der Schale befestigt ist. Die Membran ist ebenfalls aus einem luftundurchlässigen Material und kann dicht gewebtes Nylon sein, das auf seiner Innenfläche mit einem flexiblen Harz od. dgl. beschichtet ist, um die Membran dicht zu machen. An der Aussenflache der Membran und in dem mit 148 bezeichneten Mittelbereich sind Schleifmittel, beispielsweise Diamantenteilchen, vorgesehen, um eine flexible Schleiffläche zu bilden; die Membran ist vorzugsweise nicht auf ihrer ganzen Aussenflache beschichtet, da dies eine Verschwendung an Schleifmittel darstellen würde. Mit anderen Worten, der Versuch, die Kante eines Plättchens an einer Stelle zu schleifen, die sehr nahe der Auflagekante 142 der Schale 140 ist, würde die Elastizität verhindern, die durch das Druckmittel hinter der Membran vorgesehen ist. Mit anderen Worten, die "Kissen"-Wirkung der in Fig. 7 gezeigten Vorrichtung wird anstellen in der Nähe des RAndes der Membran herabgesetzt. Und da es die Elastizität einer flexiblen Schleiffläche ist, die so wichtig ist, wenn die Werkstücke zerbrechlich sind, wird die Beschränkung des Schleifvorgangs auf Bereiche in der Nähe derAnother embodiment of a flexible one Grinding surface for grinding the edges of a semiconductor substrate is shown in Fig. 7, which is a rigid and an air-impermeable shell 140 made of metal or the like, the front edges 142 of which protrude beyond the base 144. A membrane 146 is stretched over the bottom 144 in a rather loosely manner, sealingly on the front edges attached to the shell. The membrane is also made of an air-impermeable material and can be tightly woven Be nylon, which od on its inner surface with a flexible resin. The like. Coated in order to seal the membrane do. On the outer surface of the membrane and in the with 148 designated center area, abrasives, for example diamond particles, are provided to make a flexible To form grinding surface; the membrane is preferably not coated on its entire outer surface, since this is would be a waste of abrasives. In other words, trying to get the edge of a platelet Grinding at a point that is very close to the support edge 142 of the shell 140 would prevent the elasticity, which is provided by the pressure medium behind the membrane. In other words, the "pillow" effect of the The device shown in Fig. 7 is lowered near the edge of the membrane. And since it's elasticity A flexible grinding surface is so important when the work pieces are fragile, the limitation becomes of the grinding process to areas near the

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3Ff3Ff

Mitte der Membran bevorzugt. Der Schalenboden 144 kann an eine Druckmittelquelle, beispielsweise Luftüberdruckquelle, angeschlossen werden, um den Raum zwischen der Membran und der Schale mit einem Fluid zu füllen, welches das Ausbauchen der Membran von dem Schalenrand bewirkt. Der Klebstoff, der das Schleifmittel auf der tuchartigen Membran 146 hält, muß natürlich nachgiebig sein, damit die Membran mit einem geeigneten Freiheitsgrad gebogen werden kann. Als geeigneter Klebstoff hat sich ein synthetischer Kautschuk von der Art erwiesen, wie er gewöhnlich zum Abdichten von Brennstofftanks in Flugzeugen u. dgl. verwendet wird.Center of the membrane preferred. The tray bottom 144 can be connected to a pressure medium source, for example a positive air pressure source, connected to fill the space between the membrane and the shell with a fluid, which causes the membrane to bulge from the shell rim. The glue that holds the abrasive on the cloth-like Of course, membrane 146 must be resilient in order for the membrane to bend with an appropriate degree of freedom can be. A synthetic rubber of the type usually used has been found to be a suitable adhesive Used to seal fuel tanks in aircraft and the like.

Im Betrieb arbeitet die in Fig. 7 gezeigte Vorrichtung im wesentlichen in der gleichen Weise wie das in Fig. 1 dargestellte ebene Substrat 12 6, da die Schleiffläche 148 ausreichend Elastizität hat, um exzentrischen Stellen am Umfang eines Plättchens zu folgen. Natürlich soll der Druck des hinter der Membran 14 6 eingeschlossenen Fluids nicht so hoch sein, daß sich die Membran wie eine starre Fläche verhält und ein Druck von beispielsweise 0,35 bis 0,56 kp/cm (5 bis 8 psi) über dem Aussenluftdruck reicht gewöhnlich aus, die Membran in geeigneter Weise auszubauchen. Beim Schleifen eines Plättchens hat sich eine Kraft von etwa 113 g (4 ounces) durch die Schleiffläche 148 in einer radialen Richtung mit Bezug auf das Plättchen ausgeübt als geeignet erwiesen, angemessene Materialwegnahmegeschwindigkeiten zu ergeben, die immer noch bei den spröden Plättchen angewendet werden können, und Kräfte von 17O bis 227 g (6-8 ounces) können sogar zufriedenstellend für manche Halbleiterplättchen angewendet werden. Das Auftreten von Brüchen bei Halbleiterplättchen führt jedoch wahrscheinlich zu beträchtlichen Verlusten, wenn die Schleifkräfte höher als beispielsweise 227 oder 283 g (3 oder 10 ounces) in einerIn operation, the apparatus shown in FIG. 7 operates in substantially the same manner as that in FIG illustrated flat substrate 12 6, since the grinding surface 148 has sufficient elasticity to accommodate eccentric points on the Circumference of a plate to follow. Of course, the pressure of the fluid enclosed behind the membrane 146 should not be so high that the membrane behaves like a rigid surface and a pressure of, for example, 0.35 to 0.56 kp / cm (5 to 8 psi) above outside air pressure is usually sufficient to properly bulge the membrane. At the Grinding a platelet has a force of approximately 113 g (4 ounces) through the grinding surface 148 in a radial direction Direction exercised with respect to the platelet proved appropriate to provide adequate material removal rates which can still be applied to the brittle platelets, and forces of 170 to 227 g (6-8 ounces) can even be used satisfactorily for some semiconductor wafers. The appearance of However, chip breakage is likely to result in significant losses when the abrasive forces are higher as for example 227 or 283 g (3 or 10 ounces) in one

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anderen als rein radialen Richtung werden.other than purely radial direction.

Bei einer weiteren Ausführungsform hat eine Vorrichtung wie die in Fig. 7 dargestellte, eine leicht poröse Membran 146, so daß ein Fluid, das durch Druck einen Hohlraum hinter der Membran bildet, durch die Membran strömen oder "lecken" kann, was dazu beiträgt, die Schleiffläche auf der Membran rein zu halten. Als Druckmittel kann natürlich ein leicht erhältliches Fluid, wie Luft oder Wasser, sein. Obwohl Luft unter einem Druck im Bereich von etwa 0,14 bis 0,56 kp/cm (etwa 2-8 psig) über dem atmosphärischen Druck besonders vorteilhaft wegen der Elastizität ist, die sie vermittelt, ist die Verwendung von Wasser als Druckflüssigkeit zur Wärmeableitung vorteilhafter. Ferner ist es bei einem Plättchen, das sich mit einer Drehzahl von mindestens 3000 U/min, dreht, unvermeidlich, daß beim Schleifen und/oder Polieren eines Werkstücks eine gewisse Wärmemenge erzeugt wird. Daher kann eineFlüssigkeit, wie kühles Wasser, ein nützliches Medium sein, mit welchem die Membran in einer Betriebsstellung abgestützt werden kann. Es kann natürlich eine Pumpe oder eine andere Quelle von unter Druck stehendem Wasser vorgesehen werden, um eine massige Wasserströmung während der Schleifvorgänge zu erzielen, welche Flüssigkeitsströmung nicht nur dazu dienen kann, die Oberfläche des Plättchens zu kühlen, sondern auch feinste Teilchen wegzuführen, die sonst an der Oberfläche bleiben wurden und gegebenenfalls Kratzer oder eine andere bauliche Beschädigung verursachen können.In another embodiment, an apparatus like that shown in Fig. 7, a slightly porous membrane 146, so that a fluid, which by pressure a cavity forms behind the membrane, can flow through the membrane or "leak", which helps to keep the sanding surface on keep the membrane clean. A readily available fluid, such as air or water, can of course be used as the pressure medium. Although air is at a pressure in the range of about 0.14 to 0.56 kgf / cm (about 2-8 psig) above atmospheric Printing is particularly advantageous because of the elasticity it provides, is the use of water as the pressure fluid more advantageous for heat dissipation. Furthermore, it is in the case of a plate that moves at a speed of at least 3000 rpm, inevitably that when grinding and / or polishing a workpiece a certain Amount of heat is generated. Therefore, a liquid such as cool water can be a useful medium with which the membrane can be supported in an operating position. It can of course be a pump or some other source be provided by pressurized water in order to achieve a massive water flow during the grinding operations, which liquid flow can serve not only to cool the surface of the platelet, but also remove the finest particles that would otherwise remain on the surface and possibly scratches or something else can cause structural damage.

Zusätzlich zur Verwendung der flexiblen Membran 146 zum Schleifen der Kanten von Plättchen, kann diese Membran auch dazu verwendet werden, die Seiten oder "Flächen" von Plättchen zu polieren. Fig. 11 und 12 zeigen, wie eine solche Poliertechnikbei einer flexiblen Membran 146 angewendet werden kann. In Fig. 11 ist die Schale 140 in einem In addition to using the flexible membrane 146 to sand the edges of platelets, this membrane can also be used to polish the sides or "faces" of platelets. Figures 11 and 12 show how such a polishing technique can be applied to a flexible membrane 146. In Fig. 11, the shell 140 is in one

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nicht druckbelasteten Zustand gezeigt, so daß die Membran 146 in einem entspannten Zustand ist. In Fig. ist der Hohlraum innerhalb der Schale 140 in der Weise unter Druck gesetzt, daß die Membran 146 in Kontakt mit dem sich drehenden Plättchen bewegt worden ist. Die relative Größe zwischen der Membran 14 6 und dem Plättchen W hat einen gewissen Einfluß auf die erzielbare PoIierwirkung. Mit anderen Worten, es wird ein höherer Druck durch die Membran 146 in deren Mitte ausgeübt, so daß, wenn die Membran 146 etwa mit der gleichen Größe wie das Plättchen W vorgesehen wird, dies in einem höheren Maße zu einer gleichmässigen Schneidwirkung am Plättchen beitragen würde. Mit anderen Worten, die Relativgeschwindigkeit zwischen dem Plättchen und der Membran ist in der Nähe des Umfangs des sich drehenden Plättchens höher, als diese in der Nähe der Mitte desselben ist. Daher führt die Anordnung der relativen Größen der Teile in der Weise, daß ein niedrigerer Membrandruck besteht, wo die relative Geschwindigkeit am höchsten ist, und ein höherer Druck, wo die relative Geschwindigkeit am niedrigsten ist, zur Angleichung des Poliervorgangs über die ganze Fläche des Plättchens. Die Erkenntnis, daß es wünschenswert ist, eine polierte Plättchenfläche zu haben, ist natürlich nicht neu und in US-Patentschriften, wie 3 905 162 für J.E. Lawrence und J.C. Santoro erläutern Gründe, die ein Polieren der Plättchenfläche wünschenswert erscheinen lassen. Von den Fachleuten, die mit dem Schleifen der Flächen von Halbleiterplättchen vertraut sind, wird angegeben, daß eine potentielle Schädigung der Oberfläche des Plättchens bis zu einer Tiefe erhalten wird, die wesentlich größer als die Größe der Schleifmittelteilchen ist, die zum Schleifen dieser Fläche verwendet werden. Daher soll, wenn die Oberflächenschädigung innerhalb einer Tiefe gehalten werden soll, die nicht größer als beispielsweise 20 Micronunpressurized condition shown so that the diaphragm 146 is in a relaxed state. In Figure 1, the cavity within shell 140 is pressurized such that diaphragm 146 has been moved into contact with the rotating plate. The relative size between the membrane 146 and the platelet W has a certain influence on the polishing effect that can be achieved. In other words, a higher pressure is exerted by the diaphragm 146 in the center thereof, so that if the diaphragm 146 is provided approximately the same size as the wafer W, this would contribute to a greater extent to a uniform cutting effect on the wafer . In other words, the relative speed between the plate and the membrane is higher in the vicinity of the circumference of the rotating plate than it is in the vicinity of the center thereof. Thus, arranging the relative sizes of the parts so that there is a lower diaphragm pressure where the relative speed is highest and a higher pressure where the relative speed is lowest will result in equalization of the polishing process over the entire surface of the wafer . The recognition that it is desirable to have a polished wafer surface is, of course, not new and U.S. Patents such as 3,905,162 to JE Lawrence and JC Santoro explain reasons that make polishing the wafer surface desirable. It is stated by those skilled in the art of grinding the faces of semiconductor wafers that potential damage to the face of the wafer is obtained to a depth substantially greater than the size of the abrasive particles used to grind that face . Therefore, if the surface damage is to be kept within a depth not greater than, for example, 20 microns

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ist, der Schleif abrieb eier zum Schleifen dieser Fläche verwendet wird, eine Größe haben, die viel geringer als 20 Micron ist und beispielsweise 6 oder 7 Micron beträgt. Bisher war es üblich, Plättchen in Kontakt mit starren Polierscheiben zu bringen und eine bestimmte Menge losen Schleifmittels (gewöhnlich in einer Aufschlämmung) zwischen die Plättchenoberfläche und den glatten Polierscheiben zuzuführen. Der Wechsel von einer Korngröße zu einer kleineren erfordert jedoch eine übergenaue Reinigungsarbeit, da selbst wenn ein einziges großes Teilchen auf dem Plättchen oder uen Polierscheiben bleibt, dieses das Erzielen des gewünschten Oberflächenzustandes bei der Drehung uer Polierscheiben verhindern kann. Durch die Anwendung der Erfindung läßt sich dieser Wechsel von einer Korngröße zur nächstkleineren leichter erzielen, da sich keine losen Teilchen im Arbeitsbereich befinden (ausser vielleicht denjenigen wenigen Teilchen, die sich von der Membran 146 gelöst haben, jedoch noch nicht abgewaschen worden sind). Das Heruntergehen von einer Korngröße zu einer anderen geschieht erfindungsgemäß in _u einfacher Weise dadurch, daß eine zweite Schale und deren Membran in die Stellung gebracht werden, die vorher von einer ersten eingenommen worden ist, wobei die zweite auf ihrer Aussenfläche kleinere Schleifmittelteilchen als die erste Membran aufweist. Ausserdem beseitigt die Verwendung eines Luftsackes od. dgl. hinter einer biegsamen Membran die Notwendigkeit, starre Polierscheiben mit einer hohen Präzision auszurichten usw.. Und es ist die Gefahr geringer, daß von der einen Seite des Plättchens zu viel abgeschliffen wird und auf der anderen nicht ausreichend, so daß ein sich verjüngendes Plättchen erhalten wird.the abrasive abrasive egg used to sand this surface has a size that is much less than 20 microns, for example 6 or 7 microns. Heretofore it has been the practice to bring platelets into contact with rigid polishing pads and to add a certain amount of loose abrasive (usually in a slurry) between the platelet surface and the smooth polishing pads. The change from one grain size to a smaller one, however, requires extremely precise cleaning work, since even if a single large particle remains on the plate or on the polishing pad, this can prevent the desired surface condition from being achieved when the polishing pads are rotated. By using the invention, this change from one grain size to the next smaller can be more easily achieved because there are no loose particles in the work area (except perhaps those few particles that have come off the membrane 146 but have not yet been washed off). The down-going of a particle size to another happens according to the invention in _u simple manner in that a second shell and the membrane are brought into the position which has been occupied by a first predetermined, said second smaller on their outer surface abrasive than the first membrane having. In addition, the use of an air bag or the like behind a flexible membrane eliminates the need to align rigid polishing pads with high precision, etc. And there is less risk that too much is abraded from one side of the plate and not the other sufficient that a tapered plate is obtained.

Fig. 13 zeigt wieder eine weitere Ausführungsform, beiFig. 13 shows yet another embodiment at

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welcher ein Luftsack 141 hinter einer feststehenden Membran oder Lage 146A mit einem Schleifmittelteil an der Unterseite angeordnet ist. Bei dieser Ausführungsform bildet die Membran nicht eine Wand gemeinsam mit der Wand des Hohlraums, der unter Brück steht.which attaches an air bag 141 behind a stationary membrane or sheet 146A with an abrasive portion the bottom is arranged. In this embodiment the membrane does not form a wall together with the wall of the cavity which is under bridge.

Zur Erläuterung der Arbeitsweise einer ersten Ausführungsform der Erfindung wirü wieder auf Fig. 1 und zusätzlich auf Fig. 8 und 9 verwiesen. Der Betrieb beginnt gewöhnlich damit, daß ein Schleifsubstrat 26 zu einem Werkstück W bewegt wira, das bereits auf der Oberseite eines drehbaren Gliedes 12 angeordnet worden ist. Diese Bewegung kann durch einen doppeltwirkenden Hydrozylinder oder einen mechanischen Schneckentrieb oder durch irgendeinen bekannten anderen Mechanismus herbeigeführt werden, mit welchem ein Schlitten 20 längs einer Bahn bewegt werden kann. Der anfängliche Kontakt zwischen der Schleiffläche 30 auf dem Substrat 26 findet vorzugsweise mit einem verhältnismässig kleinen Winkel zu dem Werkstück statt, angenommen, daß ein Profil wie das in Fig. 4 gezeigte gewünscht wird. Nachdem das sich drehende Werkstück W in Kontakt mit der Schleiffläche 30 gebracht worden ist, wird das Substrat 26 mit Bezug auf das Werkstück dadurch geneigt, daß der Schaft 34 angehoben wird, worauf das Substrat verschwenkt werden kann. Dies kann zweckmässig durch die Verwendung eines Kurvenelements 40 geschehen, das so angeordnet ist, daß der Schlitten 20 angehoben wird. Schließlich ist der Schlitten 20 ausreichend weit zum Spannfutter 12 vorbewegt worden, daß das Substrat 26 in eine solche Stellung, wie sie in Fig. gezeigt ist, durch den Kontakt mit dem Werkstück geneigt worden ist, das sich dreht, sich aber sonst nicht bewegt. Ein geeigneter Schleifdruck wird am Werkstück W ständig durch das Gewicht 36 am Ende der Schnur 38 auf-To explain the operation of a first embodiment of the invention we refer again to FIGS. 1 and reference is also made to FIGS. 8 and 9. Operation usually begins with an abrasive substrate 26 to one Workpiece W moves that has already been placed on top of a rotatable member 12. These Movement can be by a double acting hydraulic cylinder or a mechanical worm gear or by any known other mechanism can be brought about with which a carriage 20 are moved along a path can. The initial contact between the abrasive surface 30 on the substrate 26 preferably takes place with it at a relatively small angle to the workpiece, assuming that a profile such as that shown in FIG it is asked for. After the rotating workpiece W is brought into contact with the grinding surface 30 is, the substrate 26 is inclined with respect to the workpiece by raising the shaft 34, whereupon the substrate can be pivoted. This can be useful done by the use of a cam element 40 which is arranged so that the carriage 20 is raised. Finally, the carriage 20 has been advanced enough to the chuck 12 that the substrate 26 is inclined to such a position as shown in FIG. 1 by contact with the workpiece that rotates but does not otherwise move. A suitable grinding pressure is applied to the workpiece W constantly on by the weight 36 at the end of the cord 38

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rechterhalten, was zu einem geregelten Drehmoment am Substrat 26 beiträgt.right, which contributes to a controlled torque on the substrate 26.

Nach einer entsprechenden Zeit wird als relative Stellung des Substrats 26 und des Werkstücks W weitgehend jene erhalten, die in Fig. 9 gezeigt ist, in welcher sich die Schwenkachse 32 oberhalb des Werkstücks befindet. Beim Bewegen in diese Stellung ist im wesentlichen die ganze Werkstückkante mit der Schleiffläche 30 in Kontakt gekommen. In der Tat wird, wenn das Werkstück und die Schleiffläche anfänglich einen relativen Winkel von etwa 5° haben und dann die Schleiffläche um einen Winkel von 90° oder mehr bewegt wird, sichergestellt, daß die scharfen Ecken der Werkstückkante oben und unten mit der Schleiffläche in Kontakt gekommen sind. Das in Fig. 4 gezeigte Profil wird jedoch erreicht, wenn das Werkstück und die Schleiffläche über einen relativen Winkel bewegt werden, der ziemlich nahe 170° kommt.After a corresponding time, the relative posture of the substrate 26 and the workpiece W becomes largely that obtained, which is shown in Fig. 9, in which the pivot axis 32 is located above the workpiece. At the Moving into this position, essentially the entire workpiece edge has come into contact with the grinding surface 30. In fact, when the workpiece and the grinding surface are initially at a relative angle of about 5 ° and then the grinding surface is moved through an angle of 90 ° or more, ensures that the sharp corners of the workpiece edge above and below have come into contact with the grinding surface. The in Fig. 4 however, the profile shown is achieved when the workpiece and the grinding surface are moved through a relative angle which comes pretty close to 170 °.

Ferner ist in Fig. 9 eine Feder 44 gezeigt, die sich gegen den Steg des Joches 46 und das Ende des Schaftes 28, auf dem das Substrat 26 angeordnet ist, abstützt. Durch Einstellen des Druckes dieser Feder läßt sich der Betrag der relativen Drehung, welche das Substrat 26 ausführen kann (um den Schaft 28) verändern. Wie vorangehend beschrieben, ist die bevorzugte Drehzahl geringer als 100 U/min. Natürlich ist der Hauptzweck, daß die Scheibe überhaupt eine Drehung ausführen kann (als Folge der relativ hohen Drehzahl des Werkstücks), die gleichmässige Verteilung der Abnutzung über die ganze Scheibe 26. Wie sich ebenfalls aus Fig. 9 ergibt, ist ein Gegengewicht 48 vorgesehen, das dazu beiträgt, das Schleifsystem mit Bezug auf die Achse 32 so auszuwuchten, daß die Schleifkräfte am Werkstück ständig im wesentlichen gleich sind.Furthermore, a spring 44 is shown in Fig. 9, which is against the web of the yoke 46 and the end of the shaft 28, on which the substrate 26 is arranged, is supported. By adjusting the pressure of this spring, the Change the amount of relative rotation that the substrate 26 can make (about the shaft 28). As before described, the preferred speed is less than 100 rpm. Of course, the main purpose is that the disc can perform a rotation at all (as a result of the relatively high speed of the workpiece), the uniform Distribution of the wear over the entire disk 26. As can also be seen from FIG. 9, there is a counterweight 48 provided that helps keep the grinding system using To be balanced with respect to the axis 32 so that the grinding forces on the workpiece are always essentially the same.

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Obwohl bei der vorangehend beschriebenen Ausführungsform ein feststehendes Motorgehäuse und ein beweglicher Halter für die Schleiffläche vorgesehen sind, kann der Fachmann ohne weiteres die relative Bewegung zwischen diesen beiden Elementen derart umkehren, daß die Schleiffläche in einer festen Arbeitsstation bleibt und das Plättchen zur Schleiffläche hin bewegt wird.Although in the embodiment described above, a fixed motor housing and a movable one Holders are provided for the grinding surface, the skilled person can easily determine the relative movement between reverse these two elements in such a way that the grinding surface remains in a fixed work station and that Plate is moved towards the grinding surface.

Die Erfindung ist natürlich nicht auf die dargestellten und beschriebenen Ausführungsformen beschränkt, sondern kann innerhalb ihres Rahmens verschiedene Abänderungen erfahren.The invention is of course not limited to the illustrated and described embodiments, but rather can experience various changes within its framework.

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Claims

Patent claims:

J device for grinding the essentially flat Edges of a fragile workpiece, characterized by

(a) a chuck (12, 112) for holding the workpiece (W) near its center;

(b) a flexible and substantially planar substrate (26; 126A, 126B) supported in a cantilevered manner and a grinding surface (30, 130) on one side for contact with a peripheral part of the workpiece;

(c) a device for driving the workpiece in rotation with respect to the grinding surface when it are in contact with each other; and

(d) a slide (20) through which the chuck and the substrate can be angularly relative to one another such that the Grinding surface is brought with the workpiece near the perimeter of the latter.

2. Apparatus according to claim 1, characterized in that the chuck at a relatively high speed is rotated and a device is also provided through which the grinding surface against a significant rotation is loaded.

3. Apparatus according to claim 2, characterized in that the device for the rotary drive of the workpiece

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ORIGINAL INSPECTEDORIGINAL INSPECTED

this can rotate at speeds of over 3000 rpm and the device for loading the grinding surface serves to load it against a rotation of more than 100 rpm.

4. Apparatus according to claim 1, characterized in that the device for the rotary drive of the workpiece has an arrangement with respect to the abrasive surface whereby a variable degree of relative rotation during the time that the workpiece and the grinding surface are in contact with each other are located.

5. Apparatus according to claim 4, characterized in that the arrangement for changing the relative rotation between a permanent magnet AC motor on the workpiece and the grinding surface which can produce a difference in rotation exceeding 1000 rpm.

6. The device according to claim 1, characterized in that the flexible substrate has the shape of a disc which is mounted only in its central area and the grinding surface is adjacent to the circumference of the disc.

7. The device according to claim 1, characterized by means for changing the angle of inclination with which the workpiece against the grinding surface during the

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Time in which they are in contact with each other are located.

8. Vorrichtimg according to claim 7, characterized in that that the deflection angle by which the workpiece and the grinding surface move when they come from a first extreme relative position go to the other extreme relative position, is about 170 °.

9. Apparatus according to claim 1, characterized in that that the workpiece is a plate made of semiconductor material and the grinding surface diamond particles with a Contains size of approximately 100 microns.

10. The device according to claim 1, characterized in that the flexible substrate is a disc with a through diameter of about 75 mm (about 3 ") and the abrasive surface has abrasive particles around the circumference are distributed around the disc in a band that is about 25 mm (about 1 ") wide, and further means is provided by which substantially all of the abrasive material is covered Part of the wheel in contact with the edges of a workpiece during a single grinding operation is brought.

11. The device according to claim 1, characterized in that the carriage is directed so that a grinding action

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is brought about by the grinding surface on the workpiece in a direction which is substantially parallel to the main plane of the grinding surface.

12. Method of grinding the edges of a semiconductor die, characterized in that

(a) the wafer is supported near its center on a chuck so that its edges lying free;

(b) the lining with the platelet carried by it

with a relatively high speed of over 1000 rpm is set in rotation and

(c) the rotating edge of the plate is brought into contact with a flexible grinding surface, which is held against substantial rotation.

13. The method according to claim 12, characterized in that the plate with a speed within one Range from 3000 to 10,000 rpm for rotation.

14. The method according to claim 12, characterized in that the plate with a variable speed a is driven, which has a range of over 1000 rpm includes.

15. The method according to claim 12, characterized in that the plate with a variable speed in the

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rich from 3000 to 10 000 rev / min is driven to rotate, while its edges with the grinding surface are in contact.

16. The method according to claim 12, characterized in that that the plate and the flexible grinding surface abut one another so that a drag force of about 113 grams (about 4 ounces) was applied to the abrasive surface in a radial direction against the platelet will.

17. The method according to claim 12, characterized in that that the relative inclination of the grinding surface with respect to the plate is changed over time, while the tip and the grinding surface are in rotational contact with each other.

18. The method according to claim 12, characterized in that that the plate is driven to rotate at speeds of up to 10,000 rpm and the grinding surface against rotation of more than 100 rpm is maintained.

19. The method according to claim 12, characterized in that the grinding surface initially makes contact with the Make the tip at an angle of about 5 ° with respect to one side of the tip and the grinding surface is kept in contact with the workpiece,

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until an angle of over 90 ° has been covered, so that the entire edge of the workpiece with the grinding surface came into contact before the platelet and the grinding surface separated from each other will.

20. The method according to claim 12, characterized in that the grinding surface is a surface on a round Disc is a controlled rotation of which due to frictional contact with a rotating plate is allowed.

21. The method according to claim 12, characterized in that the flexible grinding surface is a self-supporting surface and the grinding is done in such a way that the position of the grinding surface with respect to a chip chuck happens that rotates, but does not rotate otherwise during the grinding process emotional.

22. The method according to claim 12, characterized in that the flexible grinding surface is a self-supporting surface and the grinding takes place in that the relative position of the chuck with respect to a self-supporting surface, the anchorage point of which remains unchanged, is changed.

23. The method according to claim 12, characterized in that the contact point on the grinding surface when the

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The point at the edge of the platelet where the material is removed is also changed.

24. Flexible grinding device, characterized by

(a) a rigid and airtight shell 1140) of substantially concave shape with a leading edge (142) and a floor (144);

(b) a flexible and air-impermeable membrane (146) which is sealingly connected at its edge to the front edge of the shell, the Size of the membrane is slightly larger than the area determined by the leading edge, so that there is some slack in the membrane;

(c) means for connecting the floor (144) to a pressure medium source, whereby the space between the membrane and the ground can be pressurized so that the membrane after bulging on the outside, and

(d) an abrasive on the outer surface of the membrane is attached to form a flexible grinding surface.

25. Grinding device according to claim 24, characterized in that the abrasive consists of diamond particles which are attached to the flexible membrane by a pliable adhesive.

26. Apparatus for grinding the planar edges of a

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Workpiece marked by

(a) a vacuum chuck for holding the workpiece near its center so that the exposed planar edges;

(b) a drive for rotating the clamping device and the workpiece carried by this with a relatively high speed;

(c) a flexible substrate supported in a cantilevered manner adjacent the jig is, wherein the substrate is provided with an abrasive on the side facing the workpiece is facing;

(d) a device for displacing the clamping device with respect to the cantilevered substrate, around the grinding surface in contact with an edge of the workpiece near the periphery of the same to bring, so that thne rotation of the workpiece by 360 ° has the consequence that the entire edge of the workpiece is brought into contact with the grinding surface, and

(e) means for regulating the pressure on the workpiece as a result of contact with the grinding surface with an organ, through which the torque is maintained, which by the self-supporting stored grinding surface is exerted at a given value.

27. The device according to claim 26, characterized by a cam element (40) which the relative position between the workpiece and the grinding surface controls when the clamping device with reference to the cantilever

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gend stored substrate is relocated.

28. The device according to claim 26, characterized in that the flexible substrate is a layer of a thermoplastic material that is about 0.5 mm (about 0.020 ") thick and the abrasive is formed by diamond particles.

29. The device according to claim 26, characterized in that a counterweight (36) with the flexible substrate (26) is connected by a flexible element (38) and the counterweight is suspended so that it is the flexible substrate loaded into a given position in which the workpiece and the grinding surface one first relative angle.

30. The device according to claim 26, characterized by a device for tilting the cantilevered Substrate with respect to the workpiece during a grinding operation in such a way that the contact angle between the workpiece and the grinding surface is changed, whereby that part of the workpiece edge, is removed from the material is changed during a grinding operation.

31. A method of polishing a surface of a semiconductor die, characterized in that (a) a wafer is driven to rotate in the plane of one of its faces;

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(b) an abrasive coated membrane adjacent the wafer face to be polished, is arranged and

(c) a cavity behind the membrane is pressurized to allow the latter to become the platelet surface moves and comes into contact with it while it is being rotated.

32. The method according to claim 31, characterized in that a cavity behind the membrane is thereby put under pressure is that the cavity contains a pressure fluid to which the membrane is permeable such that that the pressure fluid is forced through the membrane to assist in cleaning the platelet surface.

33. The method according to claim 32, characterized in that the liquid with which the membrane is pressurized is, cool water is so that during the polishing process of the platelet this through the through the Liquid passing through the membrane is cooled.

34. The method according to claim 31, characterized in that a plate is in the plane of one of its surfaces is driven to rotate at a speed of at least 3,000 rpm.

35. The method according to claim 31, characterized.

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that the cavity behind the membrane is pressurized by blowing air at a pressure in the range of about 0.14-0.56
pressure is initiated,

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from about 0.14 to 0.56 kp / ciri (about 2-8 psig) over-

36. The method according to claim 31, characterized in that the membrane forms a wall common to the cavity wall.

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